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State machine-based architecture to control system processes in a hybrid fuel cell electric vehicle

Molavi, Ali und Husar, Attila und Hjortberg, Hampus und Nilsson, Niclas und Kogler, Markus und Sanchez Monreal, Juan und Eldigair, Yousif und Prat, Maria Serra (2023) State machine-based architecture to control system processes in a hybrid fuel cell electric vehicle. International Journal of Hydrogen Energy. Elsevier. doi: 10.1016/j.ijhydene.2023.07.039. ISSN 0360-3199. (im Druck)

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
4MB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.07.039

Kurzfassung

This paper presents the development and implementation of a system supervisory controller in a hydrogen-based fuel cell electric vehicle. The controller's primary function is to ensure the safe control of the fuel cell system processes while facilitating coordination among various subsystems, including the balance of plant subsystems, vehicle control unit, diagnosis unit, and powertrain. The supervisory controller comprises of three primary parts: a State Machine, an Optimal Setpoint Generator, and a Power Limit Calculator. The State Machine, which serves as the central part of the supervisory controller, coordinates the fuel cell system's different operational states, including the complex processes of start-up and shutdown. To maximize the fuel cell system's efficiency and minimize the stack's degradation, the Optimal Setpoint Generator produces the subsystem's setpoints by solving an optimization problem and considering the manufacturer's requirements. The Power Limit Calculator assesses the stack's power output capability and calculates the current setpoint for the DC/DC converter. It then provides this data to the Energy Management System (EMS), which oversees the distribution of power between the fuel cell system and the batteries. The proposed fuel cell system supervisory controller is verified using the Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Cycles (WLTC) in a real-world car. The designed control structure is implemented in a prototype hydrogen-based electric car at both PowerCell and CEVT facilities under the framework of the INN-BALANCE Horizon 2020 European project.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/198167/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:State machine-based architecture to control system processes in a hybrid fuel cell electric vehicle
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Molavi, AliInstitut de Robotica I Informatica Industrial, CSIC-UPC, Barcelona, SpainNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Husar, AttilaInstitut de Robotica I Informatica Industrial, CSIC-UPC, Barcelona, SpainNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hjortberg, HampusPowerCell, Gothenburg, SwedenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Nilsson, NiclasPowerCell, Gothenburg, Swedenhttps://orcid.org/0000-0002-1917-9325NICHT SPEZIFIZIERT
Kogler, MarkusAVL List GmbHNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sanchez Monreal, JuanJuan.SanchezMonreal (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9991-435XNICHT SPEZIFIZIERT
Eldigair, YousifInstitut de Robotica I Informatica Industrial, CSIC-UPC, Barcelona, SpainNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Prat, Maria SerraInstitut de Robotica I Informatica Industrial, CSIC-UPC, Barcelona, Spainhttps://orcid.org/0000-0002-9885-8093NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:20 Juli 2023
Erschienen in:International Journal of Hydrogen Energy
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.ijhydene.2023.07.039
Verlag:Elsevier
ISSN:0360-3199
Status:im Druck
Stichwörter:Supervisory controllerPEM fuel cellHydrogen based electric vehicleState machineOptimal setpoint generator
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Chemische Energieträger
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Prozesse
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Sanchez Monreal, Juan
Hinterlegt am:27 Okt 2023 15:07
Letzte Änderung:23 Nov 2023 09:07

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